Comprendre le moteur à courant continu sans balais et le moteur à courant continu à balais : Entrer dans le monde du moteur à courant continu sans balais et à balais

Cet article fait la lumière sur presque tout ce qui concerne les moteurs BLDC.

Le principe de fonctionnement, les types, les avantages, etc. sont décrits dans cet article. Examinons donc de plus près chacun d’entre eux.

QU’EST-CE QU’UN MOTEUR À COURANT CONTINU SANS BALAIS ?

Un moteur électrique à courant continu sans balais (BLDC) est un moteur électrique alimenté par une tension continue et commuté électroniquement au lieu de balais comme dans les moteurs à courant continu traditionnels. Les moteurs BLDC sont plus populaires aujourd’hui que les moteurs à courant continu traditionnels, mais le développement de ce type de moteur n’a pas été possible avant les années 1960, lorsque l’électronique à semi-conducteurs a été développée.

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR A COURANT CONTINU SANS BALAIS

Le moteur BLDC fonctionne selon un principe similaire à celui d’un moteur à courant continu à balais. La loi de la force de Lorentzsche, qui stipule que lorsqu’un conducteur parcouru par un courant est placé dans un champ magnétique, il subit une force. En raison de la force de réaction, l’aimant subit une force égale et opposée. Dans le moteur Moteur BLDC le conducteur porteur de courant est fixe et l’aimant permanent se déplace. Lorsque les bobines du stator sont alimentées par la source, elles deviennent un électro-aimant et commencent à créer un champ uniforme dans l’entrefer.

Bien que la source d’alimentation de soit en courant continu, la commutation produit une forme d’onde de tension alternative trapézoïdale. En raison de la force d’interaction entre le stator de l’électroaimant et le rotor de l’aimant permanent, le rotor continue à tourner. Avec la commutation des enroulements comme un signal haut et bas, l’enroulement correspondant est alimenté comme le pôle nord et pôle sud. Le rotor à aimant permanent avec les pôles nord et sud est aligné avec les pôles du stator, ce qui entraîne la rotation du moteur.

TYPES DE MOTEURS À COURANT CONTINU SANS BALAIS

Il existe différents types de moteurs CC sans balais. Ils sont classés en fonction de leur conception, du type de pièces, du signal de puissance et d’autres critères. Les différents types d’appareils offrent des avantages différents et sont donc utilisés dans une variété d’applications. Ici, , je vais examiner en détail les types de moteurs CC sans balais utilisés aujourd’hui. Je vais également examiner les avantages et les inconvénients de chaque type en fonction de paramètres tels que le couple, la vitesse et l’efficacité.

TYPES COURANTS DE MOTEURS À COURANT CONTINU SANS BALAIS

Différents types de moteurs BLDC sont utilisés dans différents environnements, tels que : B. dans les machines industrielles électriques et électroniques. Appareils ménagers, véhicules et dispositifs robotiques.

LES TYPES DE MOTEURS À COURANT CONTINU SANS BALAIS PEUVENT ÊTRE CLASSÉS COMME SUIT.

Sur la base de la conception

Moteur CC interne sans balais (également appelé rotor interne)

Moteur CC sans balais externe (également appelé rotor externe)

Basé sur l’utilisation de capteurs

Moteur DC sans balais avec capteur

Moteur DC sans capteur et sans balais

Basé sur sur le nombre de pôles de

Moteur DC sans balais unipolaire

Multi-pôles Moteur CC sans balais

Basé sur sur le signal de puissance Type

Moteur DC sans balais sinusoïdal

Moteur trapézoïdal Moteur CC sans balais

Les types de moteurs BLDC sont expliqués comme suit.

MOTEUR C.C. SANS BALAIS

Ce type de moteur BLDC a la partie rotative (rotor) dans un ensemble de bobines électromagnétiques (stator). Cette conception du moteur à courant continu sans balais permet la dissipation de la chaleur par conduction, puisque les bobines du stator sont montées sur le boîtier du moteur. Un moteur à courant continu sans balais intégré permet d’atteindre facilement les vitesses maximales et convient mieux aux applications qui exigent des caractéristiques de vitesse plus élevées. Ces moteurs n’utilisent souvent pas beaucoup de pôles sur le rotor. Cela réduit ses performances à des vitesses plus faibles.

MOTEUR C.C. SANS BALAIS

Ce moteur BLDC de sortie est fondamentalement l’opposé du type d’entrée. Également appelé moteur BL à rotor extérieur, il utilise un boîtier extérieur qui tourne autour d’une partie intérieure fixe. Les moteurs BLDC à rotor extérieur utilisent généralement un plus grand nombre de pôles d’aimants permanents sur le rotor. Cela signifie plus de couple et un fonctionnement plus souple. Le principal inconvénient du moteur CC sans balais out runner est sa faible vitesse. Par conséquent, ces types de moteurs sont mieux adaptés aux applications à couple élevé et à faible vitesse.

MOTEUR À COURANT CONTINU SANS BALAIS SENSORED

Un moteur à courant continu sans balais est équipé de capteurs pour fournir des données sur la position du rotor. Ces types de moteurs BL offrent des performances fiables à des vitesses plus faibles. À des vitesses inférieures, les capteurs fournissent des données précises pour permettre une rotation régulière. Le principal inconvénient des moteurs équipés de capteurs se produit à des vitesses plus élevées , lorsque le retour d’information du capteur devient peu fiable. Des conditions défavorables telles que des environnements poussiéreux ou des températures élevées affectent également les capteurs et donc le fonctionnement du moteur. Ces moteurs sont mieux adaptés aux applications à faible vitesse.

MOTEUR C.C. SANS BALAI ET SANS CAPTEUR

Ce type de moteur n’utilise pas de capteurs. Au lieu de cela, le contrôleur s’appuie sur la force contre-électromotrice générée dans les bobines du stator pour calculer la position du rotor. Ces sortes de moteurs CC sans balais offrent les meilleures performances à des vitesses élevées.

Vous pouvez également les utiliser dans des environnements difficiles car ils n’utilisent pas de capteurs. Son erreur devient apparente à faible vitesse lorsque la force contre-électromotrice est trop faible pour être lue par le contrôleur ou lors du démarrage à partir d’une situation stable. Ces types de moteurs conviennent aux applications à faible coût, à haute vitesse et aux conditions difficiles.

MOTEUR À COURANT CONTINU UNIPOLAIRE SANS BALAIS

Un monopôle utilise un rotor composé d’une seule paire de pôles, Nord et Sud. Ce type de conception de moteur CC sans balais a ses avantages et ses inconvénients.

En commençant par la puissance, le moteur peut atteindre des vitesses extrêmement élevées. En revanche, à faible vitesse, les performances des moteurs unipolaires diminuent considérablement, ce qui affecte la stabilité et le rendement de la rotation. Par conséquent, ils sont mieux utilisés dans les applications à grande vitesse.

MOTEUR C.C. MULTIPOLAIRE SANS BALAIS

Les moteurs multipolaires utilisent plusieurs pôles sur le rotor, le plus souvent jusqu’à huit. Comme mentionné ci-dessus, ils sont placés avec les pôles opposés l’un en face de l’autre. Plus de tiges permettent une rotation plus douce, mais au détriment de la vitesse. Par conséquent, ces types de moteurs BL n’atteignent pas des vitesses élevées et sont principalement utilisés dans des applications à faible vitesse qui nécessitent un couple élevé.

AUTRES TYPES DE MOTEURS À COURANT CONTINU SANS BALAIS

Il est courant de regrouper les moteurs CC sans balais en fonction de leur puissance et des signaux de tension de la force contre-électromotrice. Les moteurs de cette catégorie sont présentés ci-dessous.

Moteur CC sans balais trapézoïdal : Un moteur BLDC trapézoïdal utilise un signal de courant qui forme une forme trapézoïdale. Il s’agit d’une méthode de commutation simple par rapport au type d’onde sinusoïdale. La méthode consiste à alimenter une paire de bornes à la fois tout en laissant la troisième borne non connectée. Un inconvénient de ce signal, malgré sa simplicité, est l’effet d’ondulation du couple qu’il provoque. Cela rend le moteur moins souple, surtout à basse vitesse. À des vitesses plus élevées, ces moteurs sont plus performants que les types sinusoïdaux et conviennent aux applications où les vitesses élevées sont principalement utilisées.

Moteur CC sans balais sinusoïdal : Ces types de moteurs CC sans balais utilisent un signal de rapport cyclique qui forme une onde sinusoïdale. Avec cette méthode de commutation, le contrôleur tente d’alimenter tous les enroulements du stator et utilise un courant qui suit une onde sinusoïdale régulière. Le résultat est une annulation de l’effet domino du couple commun aux moteurs trapézoïdaux. Un moteur BLDC sinusoïdal offre des performances régulières, mais principalement à des vitesses inférieures. À haute vitesse, le couple est réduit. Par conséquent, vous constaterez qu’ils sont mieux adaptés aux situations à faible vitesse.

AVANTAGES DU MOTEUR À COURANT CONTINU SANS BALAIS

Moins d’entretien général grâce à l’absence de brosses.

Petite taille avec des propriétés thermiques bien supérieures.

Une plus grande plage de vitesse et moins de bruit électrique.

Il n’a pas d’interrupteur mécanique ou de problèmes connexes.

Rendement élevé et rapport puissance/taille élevé grâce à l’utilisation d’un rotor à aimant permanent.

Vitesse de fonctionnement élevée, même en charge et à vide, grâce à l’absence de balais limiteurs de vitesse.

Géométrie du moteur plus petite et poids plus léger que les moteurs à balais CC et les moteurs à induction CA.

Longue durée de vie car aucune inspection ou maintenance du système de commutation n’est nécessaire.

Dynamique plus élevée grâce à la faible inertie et aux enroulements porteurs dans le stator.

Moins d’interférences électromagnétiques.

Faible niveau de bruit grâce à l’absence de brosses.

MOTEUR C.C. SANS BALAIS VS. MOTEUR C.C. À BALAIS

Un moteur sans balais diffère d’un moteur à balais sur plusieurs points, notamment la conception, le fonctionnement et les composants. Ces différences, à leur tour, affectent les performances et la durabilité du moteur de différentes manières. Pour que vous puissiez comprendre rapidement les différences, j’ai réparti les comparaisons en fonction des caractéristiques mentionnées et d’autres paramètres.

Construction : Un moteur sans balais utilise des électroaimants pour le stator et des aimants permanents pour le rotor. Un moteur à balais fait l’inverse, avec des bobines rotatives formant le rotor et un aimant permanent formant le stator.

Méthode de commutation : Un moteur à balais utilise des balais et un commutateur mécanique. Le collecteur du moteur à courant continu sans balais est électronique et repose sur l’électronique à semi-conducteurs. Couple à

différents niveaux de vitesse. Les moteurs à balais subissent une légère perte de couple à des vitesses plus élevées.

Contrôle :Les moteurs BLDCont besoin d’un contrôle électronique pour fonctionner. Les moteurs à balais n’en ont pas besoin, sauf s’ils fonctionnent à vitesse variable.

Niveau de bruit : Les moteurs à balais génèrent plus de bruit que les moteurs BL, principalement en raison de l’action mécanique des balais sur le collecteur. Le bruit du moteur à courant continu sans balais est toujours très faible car moins de pièces mécaniques sont utilisées.

Exigences de maintenance : Comparés aux types à balais, les moteurs CC sans balais sont des dispositifs nécessitant peu d’entretien car ils n’utilisent pas de pièces d’usure comme les balais et les collecteurs.

Rendement : Le rendement des moteurs sans balais est généralement beaucoup plus élevé que celui des moteurs à balais, jusqu’à 85-90. Cela est dû à l’absence de brosses, aux faibles pertes d’énergie et à la faible chaleur pendant le travail. Les moteurs à brosses atteignent généralement un rendement de 75 à 80 %.

Capteurs : La plupart des moteurs sans balais utilisent des capteurs pour détecter la position du rotor, et certains fonctionnent sans capteurs. Un moteur à balais ne nécessite pas de capteur.

Consommation d’énergie : Les moteurs sans balais fonctionnent sur un signal de cycle de service, ce qui réduit considérablement leur consommation d’énergie. Les moteurs à balais, quant à eux, maintiennent un flux de courant constant et ne conviennent pas aux applications qui nécessitent une économie d’énergie ou qui posent un problème de surchauffe.

Coût : Le coût de la construction d’un moteur CC sans balais est généralement élevé par rapport aux types de balais traditionnels. Cela est principalement dû à l’inclusion de circuits de commande électroniques coûteux et parfois de capteurs.

Durée de vie : Les moteurs sans balais sont des dispositifs sans entretien qui durent longtemps. Les moteurs à balais, en revanche, contiennent des pièces qui nécessitent un entretien régulier et s’usent trop rapidement.

En résumant la comparaison entre les types de moteurs CC sans balais et avec balais, il est clair que les moteurs sans balais offrent plus d’avantages. Dans les applications où les moteurs à balais sont préférés, les avantages comprennent un faible coût et la capacité de fonctionner dans des conditions difficiles.

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